高中物理 第六章第1節(jié)傳感器及其工作原理學(xué)案 新人教版選修3-2

用心 愛心 專心 1 選修選修 3 23 2 第六章第第六章第 1 1 節(jié) 傳感器及其工作原理學(xué)案節(jié) 傳感器及其工作原理學(xué)案 課前預(yù)習(xí)學(xué)案課前預(yù)習(xí)學(xué)案 預(yù)習(xí)內(nèi)容預(yù)習(xí)內(nèi)容 預(yù)習(xí)目標(biāo)預(yù)習(xí)目標(biāo) 了解什么是傳感器 傳感器中常見的三種敏感元件光敏電阻 熱敏電阻 和霍爾元件及其它們的工作原理 三種常見的敏感元件三種常見的敏感元件 1 光敏電阻 材料及構(gòu)造 工作原理 功能 把 光學(xué)量 轉(zhuǎn)換為 電學(xué)量 2 熱敏電阻和金屬熱電阻 熱敏電阻 a 材料 b 特點(diǎn) c 功能 把 轉(zhuǎn)換為 電學(xué)量 d 分類 正溫度系數(shù) PTC 熱敏電阻 特點(diǎn) 負(fù)溫度系數(shù) NTC 熱敏電阻 特點(diǎn) 金屬熱電阻 a 材料 b 特點(diǎn) c 功能 把 轉(zhuǎn)換為 電學(xué)量 3 霍爾元件 材料及構(gòu)造 霍爾電壓 推導(dǎo) 功能 把 磁學(xué)量 轉(zhuǎn)換為 電學(xué)量 傳感器功能 能將力 溫 度 光 聲 物質(zhì)成分等 轉(zhuǎn)化為 的 課內(nèi)探究學(xué)案課內(nèi)探究學(xué)案 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 了解什么是傳感器 知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義 2 知道傳感器中常見的三種敏感元件光敏電阻 熱敏電阻和霍爾元件及其它們的 工作原理 3 了解傳感器的應(yīng)用 4 通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察 思考和探究 讓學(xué)生在了解傳感器 熟悉傳感器工作原理的 同時(shí) 經(jīng)歷科學(xué)探究過程 學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法 培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力 實(shí)踐能力和創(chuàng)新思 維能力 學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn) 理解并掌握傳感器的三種常見敏感元件的工作原理 用心 愛心 專心 2 學(xué)習(xí)難點(diǎn)學(xué)習(xí)難點(diǎn) 分析并設(shè)計(jì)傳感器的應(yīng)用電路 學(xué)習(xí)用具學(xué)習(xí)用具 干簧管 磁鐵 光敏電阻 熱敏電阻演示儀 傳感器簡(jiǎn)單應(yīng)用實(shí)驗(yàn)盒 萬用 表 學(xué)習(xí)過程學(xué)習(xí)過程 一 傳感器傳感器 身邊現(xiàn)象觀察 感受傳感技術(shù)在信息時(shí)代的作用和意義 1 自動(dòng)門 利用人體的紅外微波來開關(guān)門 2 2 日光控制路燈的開關(guān) 3 遙控器控制電視開關(guān) 4 聲音強(qiáng)弱控制走廊照明燈開關(guān)等 5 煙霧報(bào)警器 利用煙敏電阻來測(cè)量煙霧濃度 從而達(dá)到報(bào)警目的 6 手機(jī) 數(shù)碼相機(jī)的照相機(jī) 利用光學(xué)傳感器來捕獲圖象 7 電子稱 利用力學(xué)傳感器 導(dǎo)體應(yīng)變片技術(shù) 來測(cè)量物體對(duì)應(yīng)變片的壓力 從 而達(dá)到測(cè)量重量目的 8 水位報(bào)警 溫度報(bào)警 濕度報(bào)警 光學(xué)報(bào)警等都是 9 機(jī)器人 傳感器在機(jī)器人中 是必不可少的元件 傳感器是機(jī)器人獲取外部部 信息的唯一途徑 有的傳感器就像人的眼睛 可以感受到光的強(qiáng)弱 有的傳感器則 像人的皮膚 可以感受到溫度的變化 有的傳感器還能聽到聲音 傳感器就是機(jī)器 人的感覺器官 它能將外界信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 并傳送給單片機(jī)進(jìn)行加工處理 安 裝了各種傳感器的簡(jiǎn)易機(jī)器人具有對(duì)外界環(huán)境的變化作出反應(yīng)的能力 導(dǎo)讀 仔細(xì)研讀教材 P51 52 體會(huì)什么是傳感器以及傳感器的作用 傳感器的定義 角度 位移 電流 速度 傳感器 壓力 電壓 濕度 聲強(qiáng) 光照 干簧管和音樂茶杯能夠感受非電學(xué)量并將它按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的一類元件或 組件 傳感器的工作原理 導(dǎo)讀 研讀課文 P52 體會(huì)光敏電阻和熱敏電阻的作用 能區(qū)分熱敏電阻和金屬熱電 阻 導(dǎo)思 根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)并結(jié)合教材 P57 的內(nèi)容 思考問題 用心 愛心 專心 3 1 光敏電阻的電阻率與什么有關(guān) 2 光敏電阻受到光照時(shí)會(huì)發(fā)生什么變化 怎樣解釋 3 光敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量 4 如右圖所示 隨著光照強(qiáng)度的增加 多用表的指針將如何偏轉(zhuǎn) 導(dǎo)思 根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)并結(jié)合教材 58 頁(yè)有關(guān)內(nèi)容 思考問題 1 金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系是否相同 2 熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點(diǎn) 3 熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量 4 隨著熱水倒入多少的不同 歐姆表有何變化 元件 二 當(dāng)當(dāng)堂堂檢檢測(cè)測(cè) 例 1 如圖 R2為熱敏電阻 a b 間接報(bào)警器 當(dāng)溫度升高時(shí) a b 間電壓將 例 2 有定值電阻 熱敏電阻 光敏電阻三只元件 將這三只元件分別接入如圖所示電路中 的 A B 兩點(diǎn)后 用墨紙包住元件或者把元件置入熱水中 觀察歐姆表的示數(shù) 下列說 法中正確的是 A 置入熱水中與不置入熱水中相比 歐姆表示數(shù)變化較大 這只元件一定是熱敏電阻 B 置入熱水中與不置入熱水中相比 歐姆表示數(shù)不變化 這只元件一定是定值電阻 C 用墨紙包住元件與不用墨紙包住元件相比 歐姆表示數(shù)變化較大 這只元件一定是 光敏電阻 D 用墨紙包住元件與不用墨紙包住元件相比 歐姆表示數(shù)相同 這只元件一定是定值 電阻 例 3 如圖所示 將萬用表的選擇開關(guān)置于 歐姆 擋 再將電表的兩支表筆與 NTC 熱敏電 阻 Rt的兩端相連 這時(shí)指針恰好指在刻度盤的正中間 若往 Rt上擦一些酒精 指針將 向 填 左 或 右 移動(dòng) 若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向 Rt 則指針將向 填 左 或 右 移動(dòng) 遷移 若 Rt為 PTC 熱敏電阻 情況如何 例 4 電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測(cè)量可導(dǎo)電流體 如污水 在管中的流 量 即單位時(shí)間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面積的流體的體積 為了簡(jiǎn) 化 假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道 其 中空部分的長(zhǎng) 寬 高分別為圖中的 a b c 流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連 圖中的虛線 圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料 前后兩面是絕緣材料 現(xiàn)于流量 計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面 當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定 地流經(jīng)流量計(jì)時(shí) 在管外將流量計(jì)上 下兩表面分別與一串接了電阻 R 的電流表的兩 端連接 I 表示測(cè)得的電流值 已知流體的電阻率為 不計(jì)電流表的內(nèi)阻 則可求 得流量為 A B C D a c bR B I c b aR B I b a cR B I R1 R2 R3 b a 用心 愛心 專心 4 a bc R B I 例 5 如圖所示是電阻式溫度計(jì) 一般是利用金屬鉑做的 已知鉑絲的電阻隨溫度的變化情 況 測(cè)出鉑絲的電阻就可以知道其溫度 這實(shí)際上是一個(gè)傳感器 它是將 轉(zhuǎn)化 為 來進(jìn)行測(cè)量的 三 課后練習(xí)與提高課后練習(xí)與提高 1 關(guān)于光敏電阻 下列說法正確的是 A 光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量 B 硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料 無光照射時(shí) 載流子極少 導(dǎo)電性能不好 C 硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料 無光照射時(shí) 載流子較少 導(dǎo)電性能良好 D 半導(dǎo)體材料的硫化鎘 隨著光照的增強(qiáng) 載流子增多 導(dǎo)電性能變好 2 霍爾元件能轉(zhuǎn)換哪兩個(gè)量 A 把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量 B 把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量 C 把力轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量 D 把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量 如圖所示是測(cè)定位移的電容式傳感器 其工作原理是哪個(gè) 量的變化 造成其電容的變化 A 電介質(zhì)進(jìn)入極板的長(zhǎng)度 B 兩極板間距 C 兩極板正對(duì)面積 D 極板所帶電量 如圖所示 為定值電阻 是小燈泡 為光敏 電阻 當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí) A 電壓表的示數(shù)增大 B 中電流減小 C 小燈泡的功率增大 D 電路的路端電壓增大 5 如圖所示 是光敏電阻 當(dāng)開關(guān) 閉合后在沒有光照射時(shí) a b 兩點(diǎn)等 電勢(shì) 當(dāng)用光照射電阻 時(shí) 則 A 的電阻變小 a 點(diǎn)電勢(shì)高于 b 點(diǎn)電勢(shì) B 的電阻變小 a 點(diǎn)電勢(shì)低于 b 點(diǎn)電勢(shì) C 的電阻變小 a 點(diǎn)電勢(shì)等于 b 點(diǎn)電勢(shì) D 的電阻變大 a 點(diǎn)電勢(shì)低于 b 點(diǎn)電勢(shì) 6 有一電學(xué)元件 溫度升高時(shí)電阻卻大幅度減小 則這種元件可能是 A 金屬導(dǎo)體 B 絕緣體 C 半導(dǎo)體 D 超導(dǎo)體 7 如圖是觀察電阻值隨溫度變化情況示意圖 現(xiàn)把杯中的水由冷水 變?yōu)闊崴?關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是 第 3 題 第 4 題 R2 R1 R3 第 5 題 R3R4 R1R2 用心 愛心 專心 5 A 如果 R 為金屬熱電阻 讀數(shù)變大 且變化非常明顯 B 如果 R 為金屬熱電阻 讀數(shù)變小 且變化不明顯 C 如果 R 為熱敏電阻 用半導(dǎo)體材料制作 讀數(shù)變化非常明顯 D 如果 R 為熱敏電阻 用半導(dǎo)體材料制作 讀數(shù)變化不明顯 8 如圖是霍爾元件的工作原理示意圖 用 d 表示薄片的厚度 k 為 霍爾系數(shù) 對(duì)于一個(gè)霍爾元件 d k 為定值 如果保持 I 恒定 則可 以驗(yàn)證 UH 隨 B 的變化情況 以下說法中正確的是 A 將永磁體的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面 UH 將變大 B 在測(cè)定地球兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí) 霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 C 在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí) 霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 D 改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角 UH 將發(fā)生變化 9